انرژی های نو PDF

‫انرژي هاي نو‬ ‫دانشگاه هنر اسالمی تبریز) دوره های نظام مهندسی ساختمان)‬  ‫فهرست‬ ‫مقدمه‬ ‫انرژي‬ ‫منابع انرژي‬ ‫انرژي هاي نو‬ ‫انرژي خورشیدي‬...

‫انرژي هاي نو‬ ‫دانشگاه هنر اسالمی تبریز) دوره های نظام مهندسی ساختمان)‬  ‫فهرست‬ ‫مقدمه‬ ‫انرژي‬ ‫منابع انرژي‬ ‫انرژي هاي نو‬ ‫انرژي خورشیدي‬ ‫انرژي زمین گرمایي‬ ‫انرژي بادي‬ ‫انرژي زیست توده‬ ‫انرژي هیدروژن و پیل سوختي‬ ‫طرق مختلف ایجاد آسایش برای‬ ‫انسان‬ ‫منابع و ماخذ‬  ‫مقدمه‬ ‫پیشرفت علم و فناوری عالوه بر دستاوردهای فراوان برای آسایش و رفاه بشر‪،‬‬ ‫همواره مشکالت تازه ای را به همراه داشته است که آلودگی محیطی ناشی از‬ ‫سوخت های فسیلی از آن جمله است ‪.‬چرا که در نتیجه سوختن مواد فسیلی‬ ‫گازهای سمی وارد هوا می شود‬ ‫و تنفس انسان را مشکل می کند‬ ‫و محیط زیست را آلوده می سازد‬ ‫و از طرفی تراکم این گازها در جو زمین با ممانعت از خروج گرما ‪ ،‬باعث افزایش‬ ‫دمای هوا و تغییرات گسترده در سیستم آب و هوایی در زمین می شود که اثر‬ ‫گلخانه ای نامیده می شود ‪.‬‬  ‫(‪ ) Energy‬انرژی‬ ‫انرژی به دودسته طبقه بندی می شود ‪.‬‬ ‫شامل چوب ‪ ،‬زغال سنگ ‪ ،‬نفت ‪.....،‬‬ ‫انرژی های فسیلی ‪:‬‬ ‫انرژی های نو‪:‬‬ ‫شامل انرژی خورشید ‪ ،‬باد ‪ ،‬هیدروژن ‪،‬اتم ‪ ،‬انرژی هسته اي‪...‬‬  ‫منابع انرژی‬ ‫ما برای تأمین انرژی مورد نیاز خود سه گروه انرژی را دراختیار داریم‪.‬‬ ‫موادسوختی سنگواره ای ‪ ،‬از قبیل زغال سنگ ‪ ،‬نفت و گاز‬ ‫گروه اول ‪:‬‬ ‫منابع انرژی تجدید شدنی است‪.‬مانند خورشید ‪ ،‬باد ‪ ،‬جزر ومد‪،‬‬ ‫نیروی آب و گرمای محیط ‪ ،‬که بدون دخالت انسان خود به خود‬ ‫گروه دوم ‪:‬‬ ‫تجدید میشوند وبه محیط زیست نیز صدمه نمیزنند‪.‬‬ ‫نیز عناصري چون اورانیوم و پلوتونیم هستند كه انرژي بسیار‬ ‫گروه سوم ‪:‬‬ ‫عظیمي را فراهم مي كنند‪.‬‬  ‫انرژی تجدید پذیر (‪ )Renewable energy‬به انواعی از انرژی میگویند که بر‬ ‫ِ‬ ‫خالف انرژیهای تجدیدناپذیر قابلیت بازگشت مجدد را به طبیعت دارند‪.‬در‬ ‫سالهای اخیر با توجه به این که منابع انرژی تجدید ناپذیر رو به اتمام هستند این‬ ‫منابع مورد توجه قرار گرفتهاند‪.‬‬ ‫در سال ‪ ۲۰۰۶‬حدود ‪ ۱۸٪‬از انرژی مصرفی جهانی از راه انرژیهای تجدید پذیر‬ ‫به دست آمد‪.‬‬ ‫سهم زیست توده به طور سنتی حدود ‪ ،۱۳٪‬که بیشتر جهت حرارت دهی و ‪۳٪‬‬ ‫انرژی آبی بود‪.‬‬ ‫‪ ٪2/4‬باقی مانده شامل نیروگاه های آبی کوچک‪ ،‬زیست توده مدرن‪ ،‬انرژی بادی‪،‬‬ ‫انرژی خورشیدی‪ ،‬انرژی زمینگرمایی و سوخت های زیستی میباشد که به سرعت‬ ‫در حال گسترش هستند‪.‬‬  ‫انرژی های نو و ضرورت استفاده از آنها‬ ‫‪‬زوال ناپذیر بودن و تجدید پذیری این نوع انرژی ها‬ ‫(بر خالف انرژیهای حاصل از سوختهای فسیلی)‬ ‫‪ ‬كاهش آلودگی های زیست محیطی‬ ‫‪‬امكان دسترسی به فن آوری تولید این قبیل انرژی ها در‬ ‫كشور كه باعث عدم اتكاء به سایر كشورها خواهد شد‪.‬‬ ‫انواع انرژی های نو که به عنوان انرژی های جایگزین معرفی شده اند به صورت زیر است ‪:‬‬ ‫‪-‬انرژی خورشیدی‬ ‫‪-‬انرژی باد‬ ‫‪-‬انرژی امواج دریا‬ ‫‪-‬انرژی زمین گرمایی‬ ‫انرژی هیدروژن و پیل سوختی‬ ‫‪-‬انرژی زیست توده‬ ‫‪-‬انرژي جزرومد دریا‬  ‫انرژي خورشید یکي از منابع تامین انرژي رایگان‪ ،‬پاك و عاري از اثرات مخرب‬ ‫زیست محیطي است که از دیر باز به روشهاي گوناگون مورد استفاده بشر قرار‬ ‫گرفته است‪.‬بحران انرژي در سالهاي اخیر‪ ،‬کشورهاي جهان را بر آن داشته که با‬ ‫مسائل مربوط به انرژي‪ ،‬برخوردي متفاوت نمایند که در این میان جايگزیني‬ ‫انرژيهاي فسیلي با انرژيهاي تجدیدپذیر و از جمله انرژي خورشیدي به منظور‬ ‫کاهش و صرفهجویي در مصرف انرژي‪،‬‬ ‫کنترل عرضه و تقاضاي انرژي‬ ‫و کاهش انتشار گازهاي آالینده با استقبال فراواني روبرو شده است‪.‬‬  ‫كاربرد هاي انرژي خورشیدي‬ ‫كاربردهاي نیروگاهي‬ ‫)‬ ‫الف ‪.‬نیروگاههایي كه گیرنده آنها آئینه هاي سهوي ناوداني هستند ‪(.‬شلجمي باز‬ ‫– كلكتور سهوي خطي‬ ‫ب‪.‬نیروگاههایي كه گیرنده آنها در یك برج قرار دارد و نور خورشید توسط آئینه‬ ‫هاي بزرگي به نام هلیوستات به آن منعكس مي شود ‪(.‬دریافت كننده مركزي )‬ ‫پ‪.‬نیروگاههایي كه گیرنده آنها بشقابي سهوي شكل (دیش) مي باشد (شلجمي بشقابي )‬ ‫كاربرد هاي غیر نیروگاهي‬ ‫كاربردهاي غیر نیروگاهي از انرژي حرارتي خورشید شامل موارد‬ ‫متعددي است كه اهم آنها عبارتند از ‪:‬‬ ‫– نيروگاه دریافت كننده مركزي‬ ‫‪ -1‬آبگرمكن و حمام خورشیدي‬ ‫‪ -2‬گرمایش و سرمایش ساختمان وتهویه مطبوع خورشیدي‬ ‫‪ -3‬آب شیرین كن خورشیدي‬ ‫استان های دارای حمام خورشیدی‬ ‫حمام روستایي خورشیدي نصب شده در روستاي فهندر‪-‬خراسان‬  ‫انرژي زمین گرمایي‬ ‫تصویر شماره‪ –7‬نیروگاه استخراج كننده انرژي زمین گرمایي‬ ‫انرژي حرارتي كه در پوسته جامد زمین وجود دارد ‪ ،‬انرژي زمین گرمایي نامیده‬ ‫مي شود ‪.‬‬ ‫مرکز زمین ( به عمق تقریبی ‪ 6400‬کیلومتر) که در حدود ‪ 4000‬درجه سانتیگراد‬ ‫حرارت دارد‪ ،‬به عنوان یک منبع حرارتی عمل مي نماید‪.‬‬ ‫مركز زمین منبع عظیمي از انرژي حرارتي است كه به شكل هاي گوناگون از جمله‬ ‫فوران هاي آتشفشاني ‪ ،‬آب هاي گرم و یا بواسطه خاصیت رسانایي به سطح آن‬ ‫هدایت مي شوند‪.‬‬  ‫بزرگ ترین نیروگاه زمین گرمایی دنیا در کالیفرنیا با نام نیروگاه گیسرز با‬ ‫ظرفیت ‪۷۵۰‬مگاوات در حال فعالیت می باشد‪.‬‬ ‫برزیل یکی از کشورهایی است که پروژههای بزرگی برای استفاده از‬ ‫انرژیهای نو(انرژیهای تجدیدپذیر) انجام می دهد‪ ۱۸٪.‬از کل مصرف‬ ‫سوخت اتوموبیلهای برزیل از طریق سوخت اتانولی که از ساقه نیشکر بدست‬ ‫می آید تامین می شود‪.‬سوخت اتانولی به صورت گسترده در ایاالت متحده مورد‬ ‫استفاده قرار می گیرد‪.‬‬  ‫انرژي باد‬ ‫منظور از توان بادی تبدیل انرژی باد به نوعی مفید از انرژی مانند‬ ‫انرژی الکتریکی است که این کار به وسیله توربینهای بادی صورت‬ ‫میگیرد‪.‬در آسیابهای بادی از انرژی باد مستقیماً برای خرد کردن‬ ‫دانهها و یا پمپ کردن آب استفاده میشود‪.‬‬  ‫انرژي باد نظیر سایر منابع انرژي‬ ‫تجدید پذیر از نظر جغرافیایي گسترده و‬ ‫در عین حال به صورت پراكنده و غیر‬ ‫متمركز و تقریبا همیشه در دسترس مي‬ ‫باشد‪.‬و اما در مورد منشا باد مي توان‬ ‫چنین گفت كه در اثر تابش خورشید به‬ ‫صورت نامساوي به سطوح ناهموار‬ ‫زمین و ایجاد تغییرات دما مي شود‪.‬‬ ‫نیروگاه زمین گرمایي مشكین شهر‬  ‫استفاده از انرژی بادی با رشدی ساالنه حدود ‪ ۳۰٪‬با ظرفیت نصب شده ‪۱۵۷۹۰۰‬‬ ‫مگاوات در سال ‪ ،۲۰۰۹‬به صورت وسیعی در اروپا‪ ،‬آسیا و ایاالت متحده به چشم‬ ‫می خورد‪.‬درپایان سال ‪ ۲۰۰۹‬میالدی مجموع انرژی تولیدی به وسیله فتوولتاییک‬ ‫به بیش از ‪ ۲۱۰۰۰‬مگاوات رسید‪.‬ایستگاه های انرژی گرما‪-‬خورشیدی در آمریکا و‬ ‫اسپانیا مشغول به کار می باشندکه بزرگ ترین آنها با ظرفیت ‪ ۳۵۴‬مگا وات در‬ ‫بيابان موهاوی در حال کار است‪.‬‬  ‫كاربرد هاي انرژي باد‬ ‫الف – كاربردهاي غیر نیروگاهي‬ ‫تصویر شماره‪ –11‬توربین بادي‬ ‫‪-1‬كاربرد توربین هاي كوچك به عنوان تولید كننده برق‬ ‫‪ -2‬شارژ باتري‬ ‫ب‪ -‬كاربردهاي نیروگاهي‬ ‫‪-1‬توربین هاي بادي منفرد‬ ‫‪-2‬مزارع بادي‬  ‫انرژي زیست توده‬ ‫تصویر شماره ‪ –12‬برداشت گیاهان سبز‬ ‫هر ارگانیسم زنده اي كه انرژي خورشید را جذب مي كند و به صورت‬ ‫كلروفیل در خود ذخیره مي كند بیومس نام دارد ‪.‬‬ ‫بیومس اصطالحي است در زمینه انرژي به جهت توصیف رشته اي از‬ ‫محصوالتي كه حاصل عمل فتوسنتز هستند به كار مي رود‪.‬هر ساله از طریق‬ ‫فتوسنتز معادل چندین برابر مصرف ساالنه انرژي جهان ‪ ،‬انرژي خورشیدي‬ ‫در برگها و تنه و شاخه هاي درختان ذخیره میشود ‪.‬لذا در میان منابع انرژي‬ ‫هاي تجدید پذیر بیومس از لحاظ ذخیره كردن انرژي خورشیدي منحصر به فرد‬ ‫است ‪.‬به عالوه بیومس منبع تجدید پذیر كربن بوده و مي تواند به سوخت هاي‬ ‫جامد ‪ ،‬مایع و گاز ي تبدیل شود‪.‬‬  ‫هیدروژن و پیل سوختي‬ ‫تصویر شماره‪ -13‬هيدروژن و پيل سوختي‬ ‫هیدروژن یكي از عناصري است كه در سطح زمین به وفور یافت مي شود این عنصر‬ ‫در طبیعت به صورت خالص یافت نمي شود و مي توان آن را از سایر عناصر به دست‬ ‫آورد‪.‬‬ ‫هیدروژن به عنوان یک سوخت پاک می تواند جایگزین مناسبی برای سایر سوختهای‬ ‫متداول گردد و در آینده بعنوان یک حامل انرژی مطرح گردد‪.‬‬ ‫فراوانی‪،‬‬ ‫سهولت تولید از آب‪،‬‬ ‫مصرف تقریبا ً منحصر به فرد‬ ‫و سودمندی زیست محیطی ذاتی هیدروژن‬ ‫از جمله ویژگیهایی است که آنرا در مقایسه با سایر گزینه های مطرح سوختی متمایز‬ ‫می کند‪.‬هیدروژن را می توان با استفاده از انواع منابع انرژی اولیه تولید کرد و در تمام‬ ‫موارد و کاربردهای سوختهای فسیلی مورد استفاده قرار داد‪.‬‬  ‫كاربردهاي هیدروژن و پیل سوختي‬ ‫كاربرد هیدروژن به عنوان سوخت موجب كاهش آالینده هاي‬ ‫زیست محیطي و حذف اكسیدهاي كربن ناشي از احتراق سوخت‬ ‫هاي فسیلي مي گردد‪.‬عوامل فوق سبب شده است تا خودرو هاي پیل‬ ‫سوختي مورد توجه قرار گیرند‪.‬این فناوري از جهت عدم تولید آالینده‬ ‫ها‬ ‫بي همتاست‪.‬طبقه بندي رایج پیل هاي سوختي بر اساس نوع‬ ‫الكترولیت آنها به صورت زیر است ‪:‬‬ ‫پیل سوختي پلیمري‬ ‫پیل سوختي قلیایي‬ ‫پیل سوختي اسید فسفریك‬ ‫پیل سوختي كربنات مذاب‬ ‫پیل سوختي اكسید جامد‬ ‫پیل سوختي سوختي متانولي‬ ‫امروزه از این پیل ها در تلفنهاي همراه ‪ ،‬كامپیوترهاي قابل حمل‬ ‫‪،‬اتوبوس هاي پیل سوختي ‪ ،‬كاربریهاي خانگي و‪.....‬استفاده مي شود‪.‬‬  ‫طرق مختلف ایجاد آسایش برای انسان‬ ‫(‪)Extra_ Active‬‬ ‫‪ - 1‬مکانیکی یا فوق پویا‬ ‫‪ 100 %‬از سوخت های فسیلی ( تجدید ناپذیر) نفت ‪ ،‬گاز و‪...‬استفاده می کنند ‪.‬‬ ‫) ‪( Active‬‬ ‫‪ - 2‬فعال یا پویا‬ ‫از انرژی های تجدید پذیر و طبیعی استفاده می کنند ‪.‬‬ ‫انرژی های نو (باد ‪ ،‬امواج دریا ‪ ،‬گرمایش زمین و ‪)...‬‬ ‫‪ 25 – 30 %‬از انرژی های تجدید نا پذیر‬ ‫ فوتو ولتائیک‬ ‫ کلکتور خورشیدی آب گرم‬ ‫ کلکتور خورشیدی هوای گرم‬ ‫ کلکتورهای خطی‬ ‫ مسطح ‪ ،‬موضعی‬  ‫آبگرم کن خورشیدی‬ ‫روشنایی فوتو ولتائیک‬  ‫) ‪( Passive‬‬ ‫‪ - 3‬غیر فعال یا ایستا‬ ‫انرژی این سیستم ها به طور کل از انرژی های تجدید پذیر تامین می شود ؛ گاهی‬ ‫جهت بهبود در راندمان حدود ‪ 5 %‬از انرژی های فسیلی ( تجدید ناپذیر ) استفاده‬ ‫می کنند ‪.‬‬ ‫ آتریوم‬ ‫ گلخانه‬ ‫ ترموسیفون‬ ‫ دیوار ترومب ( دیوار خورشیدی )‬ ‫ ترموسایفونینگ خصوصا آبگرمکن‬ ‫) ‪( Extra – Passive‬‬ ‫‪ - 4‬فوق ایستا‬ ‫‪ 100 %‬انرژی به صورت مستقیم و غیر مستقیم از انرژی های‬ ‫تجدید پذیر هستند و این سیستم ها در معماری بنا نهفته اند ‪.‬‬ ‫ حجم بنا‬ ‫ رنگ بنا‬ ‫ سایه بان‬ ‫ جهت گیری‬  ‫سامانه های گرمایشی و سرمایشی ایستا‬ ‫ دسته کلی‬6 ( Direct Gain / Loss ) D.G. ‫جذب و دفع مستقیم‬ ‫ پنجره آفتابی‬S.W. ( Solar Window ) -1 ‫جذب و دفع غیر مستقیم‬ (Indirect Gain / Loss ) ( Mass Wall ) or (Trombe Wall ) T.W.‫دیوار ترومب‬ ( Water Wall ) W.W. ‫دیوار آبی‬ ( Roof Pond ) R. P. ‫بام آبی‬ ( Isolated Gain / Loss ) ‫جذب و دفع مجزا‬ ( Sun Space ) S.S. ‫گلخانه‬ ( Thermosiphon) T.S. ‫ترموسیفون‬  ‫منابع و ماخذ‬ ‫مجالت‬ ‫‪ -‬سازمان انرژیهاي نو ایران ‪.‬وزارت نیرو‪ ) 1380(.‬انرژي خورشیدي ‪.‬از‬ ‫انرژیهاي نو چه مي دانید؟ گزارش اول ‪.‬صفحات ‪16 ،15، 5،6،7،14‬‬ ‫‪ -‬سازمان انرژیهاي نو ایران ‪.‬وزارت نیرو‪ ) 1380(.‬انرژي زمین گرمایي ‪.‬‬ ‫از انرژیهاي نو چه مي دانید ؟ گزارش دوم ‪.‬صفحات‪3،4،9،10،11،12 ،1،2‬‬ ‫‪ -‬سازمان انرژیهاي نو ایران ‪.‬وزارت نیرو‪) 1380(.‬انرژي بادي ‪.‬‬ ‫از انرژیهاي نو چه مي دانید؟ گزارش سوم‪.‬‬ ‫صفحات ‪7،10،11،12،18،35،36،37،38،39،40‬‬ ‫‪ -‬سازمان انرژیهاي نو ایران ‪.‬وزارت نیرو‪ ) 1380(.‬انرژي زیست توده ‪.‬‬ ‫از انرژیهاي نو چه مي دانید ؟ گزارش چهارم‪.‬‬ ‫صفحات ‪،5،6،10،11،16،17،18،19،20‬‬ ‫سازمان انرژیهاي نو ایران ‪.‬وزارت نیرو‪ ) 1380(.‬انرژي هیدروژن و پیل‬ ‫سوختي ‪.‬از انرژیهاي نو چه مي دانید؟ گزارش پنجم‪.‬‬ ‫صفحات ‪3،4،5،6،7،8،9،10،11،12،13،14،15‬‬  ‫منابع اینترنتي‬ WWW..SUNA.ORG.IR www..roshedmag.org www.fatemi.ir www.gkss.de www4.dr-rath-foundation.org www..geocities.com